[发明专利]一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，涉及一种聚丙烯平板多孔膜及其制备方法。

背景技术

膜技术作为一种高效率、低能耗的分离技术，经过几十年的高速发展，已经在化工、能源、纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化、市政供水、电子工业、制药和生物工程、食品、纺织等领域得到广泛应用。聚合物膜的制备过程中控制膜结构是获得性能优异的膜产品的关键。膜结构和膜材料及制膜工艺有明显关系，聚烯烃分离膜主要制备方法有熔纺-拉伸(MSCS)法和热致相分离(TIPS)法。拉伸法制备聚烯烃中空纤维微孔膜技术在上世纪70年代已经被公开了，其孔隙率一般低于50%。至今拉伸法制备的聚烯烃分离膜主要是聚丙烯中空纤维膜，在国内外已经有了成熟的系列商品。20 世纪80年代开始有报道TIPS法制备分离膜，目前已有用于制备聚丙烯，聚乙烯和聚偏氟乙烯等聚合物分离膜的研究成果。

现今广泛使用的聚丙烯中空纤维膜是拉伸法制备的，此方法虽然在内外皮层上容易致孔，但是存在孔隙率低，孔径分布宽，通量低等问题，难以满足大规模应用的要求。聚丙烯平板膜多数同样采用拉伸法制备，并主要作为电池隔膜使用，现有TIPS法制备聚丙烯平板膜中使用常规等规聚丙烯(iPP)，重均分子量通常在2×10⁵~6×10⁵之间，制膜时为保证力学性能，需要的铸膜液浓度较高，高的铸膜液浓度容易产生致密的皮层，使得微孔膜渗透阻力相应较高，通量低，不利于膜的推广应用。现有技术中采用TIPS和拉伸法结合，虽然可以破坏皮层结构，但是拉伸工艺复杂，对设备要求高。

中国专利CN1718627A公开了一种聚丙烯微孔膜及其制备方法，该方法采用聚丙烯为原料，邻苯二甲酸酯、植物油为稀释剂，通过将原料、稀释剂混合加热至聚丙烯熔融后，自然冷却固化，再取混合样的薄片放入平底容器中加热至式样完全熔融后，取出迅速在在水浴中冷却，该方法使用的聚丙烯重量百分比为20~40%，存在制备的膜在水浴中冷却、且没有添加致孔添加剂易产生致密皮层。

中国专利CN101862601公开了一种聚丙烯中空纤维微孔膜及其制备方法，该方法采用聚丙烯为原料，重均分子量为2×10⁵~6×10⁵，聚丙烯重量百分比为15~45%。由于通常制备聚丙烯分离膜采用的聚丙烯树脂重均分子量最高在6×10⁵以内，当分子量较低时需要提高树脂的质量百分比以保证膜的强度，使得制备过程中容易产生致密皮层，降低了分离膜的通量。

发明内容

本发明对聚丙烯分离膜的制备方法做了改进，使用高重均分子量，低熔融指数的聚丙烯树脂，可以降低铸膜液浓度，通过简便的工艺制得外表面具有大量微孔的聚丙烯平板多孔膜，并且具有高的通量，并解决现有技术中聚丙烯分离膜的制备过程中易产生致密皮层，且聚丙烯分离膜的水通量低的问题。

一种聚丙烯平板多孔膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

1）在带有搅拌装置的容器中加入聚丙烯树脂，稀释剂和添加剂，加热至175~200℃，并在通氮气条件下搅拌0.5~3小时，停止搅拌后静置脱泡0.5~2小时，得到铸膜液；其中，

所述聚丙烯树脂的质量百分含量为10~40%，所述稀释剂的质量百分含量为60~90%；

所述添加剂占所述聚丙烯树脂质量的0.1~1%；

所述聚丙烯树脂的熔融指数为0.1~4g/10min，重均分子量为3.5×10⁵~1.2×10⁶；2) 将铸膜液冷却5~30分钟，得到固化试样；

3)将固化试样放入平板模具中，加热至175~200℃，加压保持5~10分钟，将平板模具冷却，得到含稀释剂的预制聚丙烯膜；

4) 将所述预制聚丙烯膜放入萃取剂中分一次或多次萃取，萃取总时间为3~48小时；

5) 取出萃取好的膜，干燥脱除萃取剂后得到聚丙烯平板多孔膜。

本发明的优选技术方案为：

步骤(1)中聚丙烯树脂的质量百分含量优选为10~35%，更优选10~30%，聚丙烯树脂的熔融指数优选为0.1~1 g/10min，重均分子量优选为3×10⁵~1.2×10⁶，更优选为4×10⁵~1.2×10⁶，稀释剂的质量百分比优选为65~90%，更优选为70~90%。

添加剂为聚丙烯成核剂，优选己二酸，苯甲酸，TMB-1，WBG或其他β成核剂，其中TMB-1和WBG均为市售聚丙烯β成核剂。